効率21%！ カルシウムチタン鉱石電池の新素材調合を発表

オーストラリアのモナッシュ大学と中国の武漢工科大学の研究者の共同研究で、ホルムアミド-セシウム カルコゲナイド太陽電池の製造用の前駆体材料として酢酸鉛を使用して、21% の変換効率を達成できたという。

この効率は、ハロゲン化物を含まない鉛源から作られたデバイスで記録された最高の結果であると言われています。 これは、耐久性があり高効率のカルコゲナイド太陽光発電の工業生産への道を開く可能性があります。

通常、ほとんどのカルコゲナイド太陽電池研究では、ハロゲン化鉛、具体的にはヨウ化鉛として知られる化合物が使用されます。 ただし、ヨウ化鉛は純度 99.99% でなければならないため、セルで使用するには費用がかかります。

この問題を解決するために、チームはヨウ化鉛ではなく酢酸鉛を使用して、安定したホルムアミド-セシウムカルコゲナイド太陽電池を作成した最初のチームになりました。

テストデバイスは優れた熱安定性を示し、65 度で 3300 時間後も効率を損なうことなく動作し続けました。

これらのセルを使用した小型のプロトタイプの太陽電池モジュールは、18.8% の効率を達成しました。 カルコゲナイド層の大面積は、工業生産の潜在的な実現可能性を示す、単一ステップのブレードコーティングによって作成されました。

筆頭著者であり、モナッシュ大学の博士課程の学生である Jie Zhao 氏は次のように述べています。逆溶媒が不要なため、ブレードコーティングなどの大規模な技術でこれを実現でき、工業生産の実現可能性が整っています。」

隠し味のアンモニウム

シリコンと比較して、カルコゲナイドから作られた薄膜太陽電池は、製造コストが安く、柔軟性があり、調整可能なバンドギャップを備えているため、太陽エネルギー部門を変革する可能性があります。

しかし、研究者は依然として信頼性の問題に取り組んでおり、商業的に生産できるデバイスを製造する方法を見つけなければなりません。

その優れた安定性により、ホルムアミドとセシウムを使用して製造されたカルコゲナイドが理想的な商用候補であると研究者は判断しました。 前駆体として酢酸鉛を使用してそれらを合成する以前の試みは失敗しました。

この問題を調査して解決するために、研究者は根底にある分子メカニズムを調査しました。

X 線回折と核磁気共鳴分光法を使用して、研究者は重要な段階で揮発性陽イオン (正電荷を帯びたイオン) としてアンモニウムを使用する必要があることを確認しました。

寄稿者の Sebastian Fürer は次のように述べています。

化学化合物である酢酸鉛は、ハロゲン化鉛よりも欠陥の少ない滑らかなフィルムを作成するための非常に有望な代替前駆体である、と研究者は述べた.

これまでのところ、酢酸鉛はメチルアンモニウムまたはセシウムベースのカルコゲニドの製造にのみ使用されてきましたが、これらは比較的不安定で実際の用途には適していません。

責任著者の Wenxin Mao 氏は次のように述べています。

最近、Helmholtz-Zentrum ベルリン センターの研究者は、積層型太陽電池で 32.5% の変換効率を達成したと発表しました。これは、この技術では過去最高であり、世界記録です。 新しいラミネート型太陽電池は、下部のシリコンセルと上部のチタン酸カルシウムセルで構成されています。

11 月、ドイツのシュトゥットガルトにあるバーデン ヴュルテンベルク州太陽エネルギーおよび水素研究センターの研究チームは、カルコゲナイドと銅インジウム ガリウム セレン化物を組み合わせて、21% 以上の効率を持つ積層型太陽電池モジュールを作成しました。